CN207530531U - 无人机的电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机的电池保护电路；该电路含有基准电压电路、检测电路、执行电路和充电接口；基准电压电路中含有第一三极管和可调稳压器，检测电路中含有第一、二运算放大器和微处理器，执行电路中含有四个三极管和四个继电器；基准电压电路的输出端与第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的反相输入端连接，一个电源检测点与第一运算放大器的反相输入端连接，另一个电源检测点与第二运算放大器的正相输入端连接，两个运算放大器的输出端接微处理器的模数转换输入端，微处理器的控制信号输出端通过三极管与继电器的线圈连接，继电器的触点连接在充电回路中；本实用新型可实时对无人机电池进行保护，而且自动化程度高。

Description

无人机的电池保护电路

（一）、技术领域：

本实用新型涉及一种电池保护电路，特别涉及一种无人机的电池保护电路。

（二）、背景技术：

无人驾驶飞机简称无人机，它是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，与有人驾驶飞机相比，无人机更适合执行一些环境恶劣、危险的任务。无人机按应用领域可分为军用机与民用机。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，主要用在航拍、农业、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、影视拍摄等领域，用处非常广泛。无人机中一般采用锂离子电池作为电源，锂离子电池有如下特性：一是当电池的电量即将用完时，应及时给电池充电，否则，电池会因电压急剧下降受到损坏；二是在充电过程中，如果对电池进行过度充电，电池温度上升后能量将过剩，电池内的电解液会分解产生气体，使电池内部的压力上升，从而引起电池破裂或自燃，造成人员的伤害和财物的损失。现有技术中，对无人机电池的使用和充电过程中，常需要人工来管理和维护电池，使用起来比较麻烦，一旦疏忽就会造成电池的损坏以及人员的伤害和财产的损失。

（三）、实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种无人机的电池保护电路，该电池保护电路可实时对无人机电池进行保护，而且自动化程度高。

本实用新型的技术方案：

一种无人机的电池保护电路，含有基准电压电路、检测电路、执行电路和充电接口；基准电压电路中含有第一三极管和可调稳压器，检测电路中含有第一运算放大器、第二运算放大器和微处理器，执行电路中含有第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、蜂鸣器和报警指示灯；第一三极管的集电极接电源端，第一三极管的集电极和基极之间接有第一电阻，第一三极管的基极通过可调稳压器接地，第二电阻和第三电阻串联在一起后并接在第一三极管的发射极和地之间，可调稳压器的调节端接第二电阻和第三电阻的连接点，第一三极管的发射极通过第四电阻与第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的反相输入端连接；第五电阻和第六电阻串联在一起后并接在电源端和地之间，第七电阻和第八电阻串联在一起后也并接在电源端和地之间，第七电阻和第八电阻的连接点通过第九电阻与第一运算放大器的反相输入端连接，第五电阻和第六电阻的连接点通过第十电阻与第二运算放大器的正相输入端连接，第一运算放大器的输出端和反相输入端之间连接有第十一电阻，第二运算放大器的输出端和反相输入端之间连接有第十二电阻，第一运算放大器的输出端通过第十三电阻与微处理器的第一模数转换输入端连接，第二运算放大器的输出端通过第十四电阻与微处理器的第二模数转换输入端连接；微处理器的第一控制信号输出端通过第二三极管与第一继电器的线圈连接，电源端通过第一继电器的常开触点与无人机工作电路的电源端连接，微处理器的第二控制信号输出端通过第三三极管与第二继电器的线圈连接，充电接口的正端依次通过第二继电器的常闭触点、防逆流二极管与无人机电池的正极连接，微处理器的第三控制信号输出端通过第四三极管与第三继电器的线圈连接，无人机电池的正极通过第三继电器的常开触点与电源端连接，第二继电器的常闭触点和防逆流二极管的连接点通过第三继电器的常闭触点与第四继电器的线圈连接，第四继电器的常开触点并接在第三继电器的常开触点两端，微处理器的声音报警信号输出端通过第五三极管与蜂鸣器连接，微处理器的光线报警信号输出端与报警指示灯连接；第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管均为NPN型三极管。

检测电路中还含有看门狗芯片，微处理器的看门狗信号输出端与看门狗芯片的信号输入端连接，看门狗芯片的复位输出端与微处理器的复位端连接。看门狗芯片可防止微处理器发生死机现象，保证了整个电路的可靠性。

微处理器的第一控制信号输出端通过第十五电阻与第二三极管的基极连接，第二三极管的发射极接地，第一继电器的线圈并接在第二三极管的集电极和电源端之间，第一继电器的线圈两端还并接有第一续流二极管和第十六电阻；微处理器的第二控制信号输出端通过第十七电阻与第三三极管的基极连接，第三三极管的发射极接地，第二继电器的线圈并接在第三三极管的集电极和电源端之间，第二继电器的线圈两端还并接有第二续流二极管和第十八电阻；微处理器的第三控制信号输出端通过第十九电阻与第四三极管的基极连接，第四三极管的发射极接地，第三继电器的线圈并接在第四三极管的集电极和电源端之间，第三继电器的线圈两端还并接有第三续流二极管和第二十电阻；微处理器的声音报警信号输出端通过第二十一电阻与第五三极管的基极连接，第五三极管的发射极接地，蜂鸣器并接在第五三极管的集电极和电源端之间；微处理器的光线报警信号输出端通过第二十二电阻与报警指示灯连接；无人机工作电路的电源端连接有工作指示灯。

微处理器的型号为：AT89C2051，看门狗芯片的型号为：STM6824，可调稳压器的型号为：TL431，第一运算放大器和第二运算放大器的型号为：LM324。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型采用两个运算放大器分别检测无人机电池的过高电压和过低电压，两个运算放大器采用同一个基准电压电路；当微处理器检测到无人机电池的电压低于基准电压时，就会控制蜂鸣器和报警指示灯发出声光报警，提醒工作人员给无人机电池充电，当工作人员没有及时给无人机电池充电，致使电池电压下降到一定程度时，微处理器就控制继电器自动切断无人机电池给无人机工作电路的供电，当电池电压继续下降，到更低的电压时，微处理器就会控制继电器切断无人机电池给自身电路的供电，确保电池完全断电，不会因电压过低受到损害；在无人机电池的充电过程中，当微处理器检测到电池电压高于基准电压时，微处理器就会启动内部的定时器，定时一定时间后就会控制继电器切断充电通路；因此，本实用新型不仅可以检测到无人机电池电压的高低，而且还能实时对电池进行保护。

2、本实用新型在进行无人机电池充电时，只需将电源加入到充电接口即可，电池保护电路内部可自行接通电池保护时切断的各通路，自动化程度高，使用方便。

（四）、附图说明：

图1为无人机的电池保护电路的电路原理示意图一；

图2为无人机的电池保护电路的电路原理示意图二。

（五）、具体实施方式：

参见图1～图2，图中，无人机的电池保护电路含有基准电压电路、检测电路、执行电路和充电接口；基准电压电路中含有第一三极管T1和可调稳压器W1，检测电路中含有第一运算放大器U1A、第二运算放大器U2A和微处理器U1，执行电路中含有第二三极管T2、第三三极管T3、第四三极管T4、第五三极管T5、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、蜂鸣器S1和报警指示灯D3；第一三极管T1的集电极接电源端VCC，第一三极管T1的集电极和基极之间接有第一电阻R10，第一三极管T1的基极通过可调稳压器W1接地，第二电阻R12和第三电阻R13串联在一起后并接在第一三极管T1的发射极和地之间，可调稳压器W1的调节端接第二电阻R12和第三电阻R13的连接点，第一三极管T1的发射极通过第四电阻R11与第一运算放大器U1A的正相输入端和第二运算放大器U2A的反相输入端连接；第五电阻R1和第六电阻R2串联在一起后并接在电源端VCC和地之间，第七电阻R3和第八电阻R4串联在一起后也并接在电源端VCC和地之间，第七电阻R3和第八电阻R4的连接点通过第九电阻R5与第一运算放大器U1A的反相输入端连接，第五电阻R1和第六电阻R2的连接点通过第十电阻R7与第二运算放大器U2A的正相输入端连接，第一运算放大器U1A的输出端和反相输入端之间连接有第十一电阻R8，第二运算放大器U2A的输出端和反相输入端之间连接有第十二电阻R15，第一运算放大器U1A的输出端通过第十三电阻R9与微处理器U1的第一模数转换输入端P1.0连接，第二运算放大器U2A的输出端通过第十四电阻R14与微处理器U1的第二模数转换输入端P1.1连接；微处理器U1的第一控制信号输出端P1.4通过第二三极管T2与第一继电器的线圈J1-L连接，电源端VCC通过第一继电器的常开触点J1-K与无人机工作电路的电源端VCC1连接，微处理器U1的第二控制信号输出端P1.5通过第三三极管T3与第二继电器的线圈J2-L连接，充电接口的正端依次通过第二继电器的常闭触点J2-K、防逆流二极管D1与无人机电池BT的正极连接，微处理器U1的第三控制信号输出端P1.6通过第四三极管T4与第三继电器的线圈J3-L连接，无人机电池BT的正极通过第三继电器的常开触点J3-K1与电源端VCC连接，第二继电器的常闭触点J2-K和防逆流二极管D1的连接点通过第三继电器的常闭触点J3-K2与第四继电器的线圈J4-L连接，第四继电器的常开触点J4-K并接在第三继电器的常开触点J3-K1两端，微处理器U1的声音报警信号输出端P1.7通过第五三极管T5与蜂鸣器S1连接，微处理器U1的光线报警信号输出端P1.3通过电阻R16与报警指示灯D3连接；第一三极管T1、第二三极管T2、第三三极管T3、第四三极管T4和第五三极管T5均为NPN型三极管。

检测电路中还含有看门狗芯片U2，微处理器U1的看门狗信号输出端P1.2与看门狗芯片U2的信号输入端WDI连接，看门狗芯片WDI的复位输出端RST与微处理器U1的复位端RST连接。看门狗芯片U2可防止微处理器U1发生死机现象，保证了整个电路的可靠性。

微处理器U1的第一控制信号输出端P1.4通过第十五电阻R18与第二三极管T2的基极连接，第二三极管T2的发射极接地，第一继电器的线圈J1-L并接在第二三极管T2的集电极和电源端VCC之间，第一继电器的线圈J1-L两端还并接有第一续流二极管D4和第十六电阻R19；微处理器U1的第二控制信号输出端P1.5通过第十七电阻R20与第三三极管T3的基极连接，第三三极管T3的发射极接地，第二继电器的线圈J2-L并接在第三三极管T3的集电极和电源端VCC之间，第二继电器的线圈J2-L两端还并接有第二续流二极管D5和第十八电阻R21；微处理器U1的第三控制信号输出端P1.6通过第十九电阻R23与第四三极管T4的基极连接，第四三极管T4的发射极接地，第三继电器的线圈J3-L并接在第四三极管T4的集电极和电源端VCC之间，第三继电器的线圈J3-L两端还并接有第三续流二极管D6和第二十电阻R24；微处理器U2的声音报警信号输出端P1.7通过第二十一电阻R22与第五三极管T5的基极连接，第五三极管T5的发射极接地，蜂鸣器S1并接在第五三极管T5的集电极和电源端VCC之间；微处理器U1的光线报警信号输出端P1.3通过第二十二电阻R16与报警指示灯D3连接；无人机工作电路的电源端VCC1通过电阻R6连接工作指示灯D2。

微处理器U1的型号为：AT89C2051，看门狗芯片U2的型号为：STM6824，可调稳压器W1的型号为：TL431，第一运算放大器U1A和第二运算放大器U2A的型号为：LM324。

Claims (4)

1.一种无人机的电池保护电路，其特征是：含有基准电压电路、检测电路、执行电路和充电接口；基准电压电路中含有第一三极管和可调稳压器，检测电路中含有第一运算放大器、第二运算放大器和微处理器，执行电路中含有第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、蜂鸣器和报警指示灯；第一三极管的集电极接电源端，第一三极管的集电极和基极之间接有第一电阻，第一三极管的基极通过可调稳压器接地，第二电阻和第三电阻串联在一起后并接在第一三极管的发射极和地之间，可调稳压器的调节端接第二电阻和第三电阻的连接点，第一三极管的发射极通过第四电阻与第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的反相输入端连接；第五电阻和第六电阻串联在一起后并接在电源端和地之间，第七电阻和第八电阻串联在一起后也并接在电源端和地之间，第七电阻和第八电阻的连接点通过第九电阻与第一运算放大器的反相输入端连接，第五电阻和第六电阻的连接点通过第十电阻与第二运算放大器的正相输入端连接，第一运算放大器的输出端和反相输入端之间连接有第十一电阻，第二运算放大器的输出端和反相输入端之间连接有第十二电阻，第一运算放大器的输出端通过第十三电阻与微处理器的第一模数转换输入端连接，第二运算放大器的输出端通过第十四电阻与微处理器的第二模数转换输入端连接；微处理器的第一控制信号输出端通过第二三极管与第一继电器的线圈连接，电源端通过第一继电器的常开触点与无人机工作电路的电源端连接，微处理器的第二控制信号输出端通过第三三极管与第二继电器的线圈连接，充电接口的正端依次通过第二继电器的常闭触点、防逆流二极管与无人机电池的正极连接，微处理器的第三控制信号输出端通过第四三极管与第三继电器的线圈连接，无人机电池的正极通过第三继电器的常开触点与电源端连接，第二继电器的常闭触点和防逆流二极管的连接点通过第三继电器的常闭触点与第四继电器的线圈连接，第四继电器的常开触点并接在第三继电器的常开触点两端，微处理器的声音报警信号输出端通过第五三极管与蜂鸣器连接，微处理器的光线报警信号输出端与报警指示灯连接；第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管均为NPN型三极管。

2.根据权利要求1所述的无人机的电池保护电路，其特征是：所述检测电路中还含有看门狗芯片，微处理器的看门狗信号输出端与看门狗芯片的信号输入端连接，看门狗芯片的复位输出端与微处理器的复位端连接。

3.根据权利要求2所述的无人机的电池保护电路，其特征是：所述微处理器的第一控制信号输出端通过第十五电阻与第二三极管的基极连接，第二三极管的发射极接地，第一继电器的线圈并接在第二三极管的集电极和电源端之间，第一继电器的线圈两端还并接有第一续流二极管和第十六电阻；微处理器的第二控制信号输出端通过第十七电阻与第三三极管的基极连接，第三三极管的发射极接地，第二继电器的线圈并接在第三三极管的集电极和电源端之间，第二继电器的线圈两端还并接有第二续流二极管和第十八电阻；微处理器的第三控制信号输出端通过第十九电阻与第四三极管的基极连接，第四三极管的发射极接地，第三继电器的线圈并接在第四三极管的集电极和电源端之间，第三继电器的线圈两端还并接有第三续流二极管和第二十电阻；微处理器的声音报警信号输出端通过第二十一电阻与第五三极管的基极连接，第五三极管的发射极接地，蜂鸣器并接在第五三极管的集电极和电源端之间；微处理器的光线报警信号输出端通过第二十二电阻与报警指示灯连接；无人机工作电路的电源端连接有工作指示灯。

4.根据权利要求3所述的无人机的电池保护电路，其特征是：所述微处理器的型号为：AT89C2051，看门狗芯片的型号为：STM6824，可调稳压器的型号为：TL431，第一运算放大器和第二运算放大器的型号为：LM324。